(57)【要約】  設置する場所により異なる長さの羽根(3, 5)を持つ複数のアセンブリ(2, 4) からタービンで、上部アセンブリ(4)が下部のアセンブリ(3)の羽根の長さ (L) と比較して、より短い羽根(5)の長さ(l) をもつもの。上部アセンブリ(4)の羽根(5)の長さ(l)は、下部アセンブリ(2)の羽根(3)の長さ(L)の0.15 から 0.85である。それ以降のアセンブリの羽根(3,5)の先端は、下部アセンブリ(2)の羽根(3)の長さ(L)の0.15重なる。別のバージョンでは、連続したアセンブリの翼端部(3,5)は、下部アセンブリ(2)の長さ (L) の0.02未満0.4以下のスペース分、離れているものである。【参照図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直に回転する軸を有する風力タービンで、発電施設のメインシャフト上に空気力学的な断面を持つ複数の羽根からなるアセンブリを有し、それが固定の角度でフェーズによりシフトするとともに、各ユニット(4,6) の羽根(3,5)が、設置したレベルにより異なる長さ(L,-.1=1,2,3…)であるものであって、かつ(4,6)に設置したアセンブリが、下部アセンブリ(2)のL字型の羽根(3)よりも短い羽根(5,7)の長さ(li=i,2,3…)を有し、上部アセンブリ(4,6)の羽根(5)のそれぞれの長さ(li=i,2,3…)が、下部アセンブリ(2)のL字型の羽根(3)の長さの0.15から下部アセンブリ(1)のL字型の羽根(3)の0.85であり、若しくは下部アセンブリ(2)のL字型の羽根(3)の0.4から0.6であるもの。
【請求項２】
請求項1の風力タービンで、アセンブリ(2,4,6)の羽根(3,5)の先端が、下部アセンブリ(2)のL字の羽根(3)の長さの0.15で重なることを特徴とするもの。
【請求項３】
請求項1の風力タービンで、アセンブリ(2,4,6)の羽根(3,5)の先端が、下部アセンブリ(2)のL字の羽根(3)の長さとのスペースが0.02以上0.4以下、若しくは0.05から0.2であるもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直の回転軸のメインシャフトを有する風力タービンに関するものである。このタービンは、発電装置のメインの垂直シャフト上に複数の羽根を有しており、互いに固定または可変の角度を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許US 20120201687 Al号で記載されている「Vertical axis wind turbine wing andits wind rotor（垂直軸の風力タービンとその風車）」は、単一レベルの風車であり、その羽根の断面が空気力学的な輪郭を形作っており、羽根がそうした湾曲を有し、羽根の上端と下端の間に角度のずれがあることに特徴がある。 
特許UK 2463957-A号に記載されている別の解決策である「Multiple rotor vertical axiswind turbine（多回転垂直軸風力タービン）」は、大きな数のジェネレーターを持ち、そのジェレーターに、各々が互いに独立して動く多数のローターが接続されているものである。 
ポーランドの特許出願第PL 396608号「Wind turbine with vertical axis of rotationwith rotor divided into independently moving segments（垂直回転軸を有する風力タービンで、独立して動作するセグメントに分割されたローターを有するもの）」に含まれる解決策は多段階の風力タービンであり、各ローターが互いに独立して動作するとともに、角度を固定することにより動作中はシフトしない、つまり速度と位置は制御システムにより制御されるという特徴を持つ。本申請は、出願番号UK 2463957-Aとの類似性のために出願が拒絶されている。 
出願番号WO 2016/030821 Al号の「Three-vane double rotor for verticalaxis wind turbine(垂直軸風力タービン用の３羽根ダブルロータ)」は、100％の閉塞率を特徴とする３翼ドラグ型ダブルロータ風力タービンを指し、水平板と同じ高さの部品によって分離されているものである。出願番号WO 2013/046011 A2「turbine for the production ofelectric energy（電気エネルギー生成タービン）」は、ガスまたは液体の抗力形タービンであり、水平板によって分割された軸から構成され、各シャフトとのズレにより角度を可変する湾曲したタイルと、高さが同一なタイルから構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許US 20120201687 Al号
【特許文献２】特許UK 2463957-A号
【特許文献３】ポーランドの特許出願第PL 396608号
【特許文献４】出願番号WO 2016/030821 Al号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今日、産業用風力タービンはすべて水平軸風力タービン（HAWT）である。安価でより効率的な代替手段として、大規模垂直軸風力タービン(VAWT)がしばしば取り上げられてきたが、垂直軸風力タービンの運転中の曲がり上限値の問題や、数値の変動により重要な部品の疲労から耐用年数が減少するといった重大な問題により、いずれも成功しなかった。
【０００５】
どちらの問題も、発電所の耐久性の著しい低下をもたらし、それは基礎または構造への非常に急速な損傷により明白なものとなる。さらに、多数の利点にも関わらず、そのような限られた寿命で建造することに対する経済的正当性への欠如として断じられることになる。時には、構造の強度を増すための大規模な構造を作ることによって部分的に解決されうるものの、工業業界の規模で考えるとプラントの計画運転寿命に対して不十分であるとともに、必要な資材が増加することから費用がかさむことになる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態における風力タービン。これは 2つの羽根のアセンブリを備えた風力タービンの正面図をである。
【図２】図1のタービンの上面図
【図３】図1のタービンの等角投影図。
【図４】2つの羽根のアセンブリを持つ風力タービンの正面図
【図５】図4の風力タービンの上面図
【図６】図4のタービンの等角投影図である。
【符号の説明】
【０００７】
１：メインシャフト
２：アセンブリ
３：羽根
４：2番目の羽根のアセンブリ
５：羽根
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、風力タービンは、設置レベルに応じて長さが異なるパワーユニットの羽根が特徴である。上部に設置された羽根のアセンブリの長さは、下部のアセンブリの羽根よりも短いものである。上部に設置された各アセンブリの羽根の長さは、下部のアセンブリの羽根の長さの0.15から0.85、好ましくは0.4から0.6である。
【０００９】
本発明では、風力タービンは下部アセンブリのL字型の羽根に対して最大0.25重なる翼端を有することが望ましく、さらに好ましいのは下部アセンブリのL字型の羽根に対して最大0,05である。
【００１０】
別の実施形態では、風力タービンはアセンブリ同士が距離を持つ翼端を有し、その距離は下部のアセンブリのL字型の羽根で0.35を越えることがなく、好ましくは下部のアセンブリのL字型の羽根で0.15を超えないものである。
【００１１】
大規模のマルチレベルの風力タービン技術は、アセンブリに分割して、互いに特定の比率を保つように正しくローターを設置することで、寿命が短いという問題を解決する。提示した解決策は、ベースにおけるトルクの上限値を制限する一方、負荷振幅も大幅に減少させることができる。同時に、この手法により構造が軽量化され、資材コストと空気力学的な機能を向上させることが可能となる。羽根のサイズは空気の流れを妨げないように必要以上に拡大するように調整することが可能であり、高い空気性能を実現することが可能である。
【００１２】
「風力タービン」という用語は、線形の速度で動く羽根を用いるように設計された風力発電を指し、サボニウス型風車のように抗力系風車と区別するために、まっすぐ入ってくる風の速度よりも羽根が速く動作するものである。
【００１３】
その例証としての実施形態における風力タービンを図1に示している。これは 2つの羽根のアセンブリを備えた風力タービンの正面図をである。図2は、図1のタービンの上面図であり、図3は図1のタービンの等角投影図である。図4は2つの羽根のアセンブリを持つ風力タービンの正面図である。図5は図4の風力タービンの上面図であり、図6は図4のタービンの等角投影図である。
【００１４】
図1に示すように、タービンはメインシャフト1上に2つの羽根のアセンブリを持ち、最初の羽根ののアセンブリ2は3つの羽根3を持ち、2番目の羽根のアセンブリ4も3つの羽根5を持つ。2番目のアセンブリ4の羽根5は、最初のアセンブリ2の羽根3と対応して、固定角60度で段階ごとに移動する。2番目のアセンブリ4の羽根5は、最初のユニット2の羽根3のL字型の長さである0.745の「11」である。2番目のユニット4の翼端5は、1番目のアセンブリ2の羽根3のL字型の長さである0.213だけスペースがある。
図4は図1に示すタービンと類似であるが、タービンのメインシャフト1上に3つの羽根があることがわかる。3つの羽根3を持つ1番目のアセンブリ2は、39度の一定の角度で動くこちらも3つの羽根5を有する2番目のアセンブリ4に優先する。次に、羽根7の3番目のアセンブリ6は、羽根5の2番目のアセンブリに対応して、固定角45度でシフトする。2番目のアセンブリ4の羽根5は、1番目のアセンブリ2のL字型の羽根3の長さ0.519の「11」である。3番目のアセンブリ6の羽根7は1番目のアセンブリ2のL字型の羽根3の長さの0.358の「12」である。その後のアセンブリ2,4,6の羽根は、1番目のアセンブリ2のL字型の羽根3の長さの0.(037)で重なることになる。
【００１５】
システムの動きは、一定の角度値を持つ風力タービンアセンブリの間のローターとシフトの各アセンブリの長さを調節することに依拠している。このような方法における、下部の風力タービンローターからのベースにおける曲げモーメントのサイクルの最大値は、その他の風力タービンローターからのベースにおける曲げモーメントのサイクルの最大値を追加するものではなく、各アセンブリからの曲げモーメントのディストリビューションが、全てのローターと曲げモーメントの範囲より、曲げモーメントの最大の制限における最大値に収束する。上記値の最大限を得るためには、一連の手順を通して個々のアセンブリの曲げモーメントの比率を調整する必要がある。もっと重要なのはアセンブリの長さの調整である。2ローターアセンブリシステムの最適化のためには、サイクルの値に可能な限り近い風力タービン用のバリアントが必要であるが、ベースにおける曲げモーメントへの各アセンブリの寄与はフェーズによりシフトすることになる。風力タービンの各アセンブリの空気力学的なおおよその形状を持つ3レベルのタービン用に、サイクルでシフトするトルク値の比率はおよそ0.7: 1 : 1である必要がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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